(57)【要約】【課題】ガラス基板に対する検査時間を短縮すること。【解決手段】ライン照明光を集光レンズ６により集光してガラス基板２の表面に照射すると共に、ガラス基板２をＸ方向に移動し、このガラス基板２からのライン状の反射光を対物レンズ７により集光し、この対物レンズ７の結像面上に配置されたラインスリット８を通過させてライン撮像装置１１に入射するというライン共焦点光学系を用いる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライン状の照明光を基板上に走査する手段と、
前記基板上で反射したライン状の光を対物レンズを通して共焦点用のスリットに入射する手段と、
前記スリットを通過した光をラインセンサ上に結像する手段と、
前記ラインセンサの撮像により取得された画像データに基づいて前記基板の検査を行う手段と、を有することを特徴とする基板検査方法。
【請求項２】
前記スリット開口率を可変することにより共焦点像又は非共焦点像を得ることを特徴とする請求項１記載の基板検査方法。
【請求項３】
前記基板面上の撓み量に応じて前記スリット開口率を可変し、前記共焦点像の取得位置を前記基板面上に追従することを特徴とする請求項１記載の基板検査方法。
【請求項４】
前記スリット開口率を可変することにより前記ラインセンサ上に結像される画像の明るさを調整可能とすることを特徴とする請求項１記載の基板検査方法。
【請求項５】
前記基板と前記対物レンズとの焦点距離を可変することにより、前記共焦点像の取得位置を前記基板の厚さ方向に可変することを特徴とする請求項１記載の基板検査方法。
【請求項６】
複数の波長成分を含む照明光を前記基板に照射し、前記各波長成分に対応する各焦点位置の共焦点像を取得することを特徴とする請求項１記載の基板検査方法。
【請求項７】
ライン状の照明光を基板上に照射し、この基板上で反射したライン状の光を共焦点用のスリットを通して結像するライン共焦点光学系と、
前記基板と前記ライン共焦点光学系とを前記基板面に沿って相対的に移動させて前記ライン状の照明光を前記基板上に走査する走査手段と、
前記ライン共焦点光学系により結像された前記基板の像を撮像するライン撮像装置と、
このライン撮像装置の撮像により取得された画像データに基づいて前記基板の検査を行う検査処理装置と、を具備したことを特徴とする基板検査装置。
【請求項８】
前記ライン共焦点光学系は、光源から出力された前記照明光をライン状に集光して前記基板上に照射する照射系と、前記基板上で反射した光を結像する結像系とを有し、前記スリットは、前記結像系の結像面位置に配置されることを特徴とする請求項７記載の基板検査装置。
【請求項９】
前記スリットは、ラインスリットであることを特徴とする請求項７記載の基板検査装置。
【請求項１０】
前記スリットは、液晶基板における各画素のオン・オフ動作によりライン状に形成されることを特徴とする請求項７記載の基板検査装置。
【請求項１１】
前記スリットは、スリット開口率の可変により共焦点像又は非共焦点像を得ることを特徴とする請求項７記載の基板検査装置。
【請求項１２】
前記ライン共焦点光学系は、前記基板面上の撓み量に応じて前記スリットのスリット開口率を可変し、前記共焦点像の取得位置を前記基板面上に追従することを特徴とする請求項７項記載の基板検査装置。
【請求項１３】
前記スリットのスリット開口率を可変することにより前記ライン共焦点光学系により結像される画像の明るさが調整可能であることを特徴とする請求項７項記載の基板検査装置。
【請求項１４】
前記ライン共焦点光学系と前記基板との焦点距離を可変することにより、前記共焦点像の画像位置を前記基板の厚さ方向に可変することを特徴とする請求項７記載の基板検査装置。
【請求項１５】
前記照明光は、複数の波長成分を出射し、前記ライン共焦点光学系は、前記各波長成分に対応する各焦点位置の共焦点像を取得することを特徴とする請求項７記載の基板検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体ウエハや液晶ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）のガラス基板等の大型基板の欠陥を共焦点光学系を用いて検査する基板検査方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
共焦点光学系を用いて基板の欠陥検査を行う異物検査装置が特許文献１に開示されている。この特許文献１の異物検査装置は、光源から放射された光を集光レンズにより集光し、点状の照明光として基板上に照射する。このとき、基板全面に対する欠陥検査を行うために、基板を保持したステージをＸＹ方向に移動させて点状の照明光をガラス基板の全面に走査させる。そして、基板からの反射光を共焦点用ピンホールを介して光電子倍増管に入射させることにより、基板表面の共焦点画像（セクショニング画像）を得る。この共焦点画像データに基づいて基板上の欠陥部分の検査が行われる。
【０００３】
ところが、特許文献１の異物検査装置では、基板の全面を検査するために点状の照明光をガラス基板全面に走査しなければならない。近年の液晶ディスプレイの技術の進歩により、液晶ディスプレイの製造工程に用いるガラス基板としては、畳サイズの大型ガラス基板が出現している。このような大型ガラス基板の全面に対して点状の照明光をガラス基板全面に走査するには、非常に時間がかかる。
【０００４】
このような実情から共焦点用ピンホールに代って、例えば円盤上にスパイラル状に複数の微小開口を設けたＮｉｐｋｏｗディスクが用いられている。特許文献２には、Ｎｉｐｋｏｗディスクを用いた共焦点用光スキャナが開示されている。この共焦点用光スキャナは、Ｎｉｐｋｏｗディスクを高速回転させて基板面上に照明光を２次元走査し、基板面上からの反射光をＮｉｐｋｏｗディスクに通過させて基板の２次元共焦点画像データを取得する。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１０１２６７号公報（段落番号「００２１」〜「００２４」、図１）
【０００６】
【特許文献２】特開平９−１６６７５３号公報（段落番号「０００８」〜「０００９」、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献２のＮｉｐｋｏｗディスクを用いた共焦点用光スキャナでは、２次元共焦点画像データを取得する基板上の領域が対物レンズなどの大きさによって決定されてしまい、それほど広い領域の２次元共焦点画像データを取ることは困難である。このため、Ｎｉｐｋｏｗディスクを用いて２次元共焦点画像データを取得したとしても、大型ガラス基板全面の２次元共焦点画像データを取得するには時間がかかり、その結果として欠陥検査に時間がかかる。
【０００８】
そこで本発明は、ガラス基板に対する検査時間を短縮できる共焦点光学系を用いた基板検査方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ライン状の照明光を基板上に走査する手段と、基板上で反射したライン状の光を対物レンズを通して共焦点用のスリットに入射する手段と、スリットを通過した光をラインセンサ上に結像する手段と、ラインセンサの撮像により取得された画像データに基づいて基板の検査を行う手段とを有する基板検査方法である。
【００１０】
本発明は、ライン状の照明光を基板上に照射し、この基板上で反射したライン状の光を共焦点用のスリットを通して結像するライン共焦点光学系と、基板とライン共焦点光学系とを基板面に沿って相対的に移動させてライン状の照明光を基板上に走査する走査手段と、ライン共焦点光学系により結像された基板の像を撮像するライン撮像装置と、このライン撮像装置の撮像により取得された画像データに基づいて基板の検査を行う検査処理装置とを具備した基板検査装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は基板検査装置の構成図である。ステージ１上には、例えば大型基板としてサイズが１２５０×１１００ｍｍの液晶ディスプレイ用のガラス基板２が載置されている。このステージ１は、ステージ駆動部３によって例えばＸ又はＹ方向に一定の速度で移動可能であると共に、上下方向（Ｚ方向）に移動可能である。
【００１３】
ステージ１の上方には、ライン状の照明光を出射するライン照明部として光源４とラインスリット５とが設けられている。この光源４としては、例えば細長い円柱状のガラスロッドレンズの端面から照明光を入射し、ガラスロッドレンズ内で全反射して光を側面からライン状に出射さらるものである。この光源４は、例えば白色の照明光を出射するものに限らず、波長可変の照明光を出射するものや、複数の波長成分例えば赤（Ｒｅｄ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）、青（Ｂｌｕｅ）の波長成分を含む広範囲の波長領域を有する照明光を出射するものを用いてもよい。
【００１４】
この光源４から出射される照明光の光路上には、光源４と共にライン照明部をを構成するラインスリット５及び集光レンズ６が直線上に配置されている。このうちラインスリット５は、スリット幅が可変で、光源４から出射される照明光の通過光量を調整する。これら光源４、ラインスリット５及び集光レンズ６を通る光路は、ガラス基板２の表面に対して所定の傾斜角、すなわちガラス基板２の表面に照射される照明光が所定の入射角で入射するように配置されている。集光レンズ６は、例えばシリンドリカルレンズが用いられ、その長手方向がラインスリット５により形成されるライン照明光のライン方向に一致して配置されている。
又、ラインスリット５とライン照明光のガラス基板２面上における照射ライン位置（集光レンズ６の焦点位置）Ｑとは、共役の関係にある。
【００１５】
このような照明系であれば、光源４から出射された照明光は、ラインスリット５を通り、集光レンズ６により集光されてガラス基板２の面上に照射される。このライン照明光は、ガラス基板２の表面に対して所定の入射角で入射すると共に、照射ライン位置Ｑのライン方向はＹ方向に一致する。すなわち、ステージ１がＸ方向に移動してライン照明光をガラス基板２の表面に走査するので、照明光のライン方向は、ステージ１の移動方向（Ｘ方向）に対して垂直なＹ方向に設定される。
【００１６】
又、照射ライン位置Ｑ上におけるライン照明光のライン長さは、ガラス基板２の全幅をカバーするために、ガラス基板２の幅方向と同等の長さ、又はガラス基板２の幅以上の長さに形成される。
【００１７】
一方、ガラス基板２上の照射ライン位置Ｑを介して正反射光路上には、結像系が配置されている。この結像系は、対物レンズ７、ラインスリット８、結像レンズ９、ラインスリット１０及びライン撮像装置１１を直線上に配置して構成される。このうち対物レンズ７及び結像レンズ９は、それぞれ例えばシリンドリカルレンズが用いられ、その長手方向がガラス基板２からの正反射光のライン方向に一致して配置されている。又、各ラインスリット８、１０も、そのスリット方向がガラス基板２からの正反射光のライン方向に一致して配置されている。
【００１８】
これら光学部材の配置関係は、ラインスリット５と照射ライン位置Ｑとの位置が共役な関係にある。又、ラインスリット８は対物レンズ７の結像面位置に配置され、照射ライン位置Ｑとラインスリット８との位置も共役な関係にある。さらに、ラインスリット８とラインスリット１０との位置も共役な関係にある。
【００１９】
ラインスリット８は、共焦点と非共焦点との兼用のもので、スリット幅が可変に構成されている。このラインスリット８が共焦点用として作用するときのスリット幅は、ガラス基板２の共焦点像を得るための予め設定された狭い幅であり、ガラス基板２を観察するときの焦点深度は浅くなる。このラインスリット８の幅を狭くすれば、共焦点効果が高くなり、対物レンズ７の焦点位置及び近傍の共焦点像が得られる。
【００２０】
又、スリット８が非共焦点用として作用するときのスリット幅は、共焦点像とならない予め設定された広い幅であって、ガラス基板２を観察するときの焦点深度は深くなる。このラインスリット８の幅を広げれば、共焦点像から非共焦点像に切り換えることができ、対物レンズ７のＮＡで決まる焦点深度範囲の非共焦点像が得られる。
【００２１】
又、ラインスリット８は、スリット幅を連続的に可変する構成にしたり、共焦点用と非共焦点用との２枚のラインスリットを用意し、これらラインスリットをガラス基板２の検査の目的に応じて切り換える構成にしてもよい。
【００２２】
このような共焦点結像系であれば、ガラス基板２からのライン状の正反射光は、対物レンズ７により集光され、この対物レンズ７の焦点位置に対応するガラス基板２の像（共焦点像）がラインスリット８を通過する。このラインスリット８を通過した像（共焦点像）は、結像レンズ９によりラインスリット１０の位置に結像され、ライン撮像装置１１に入射する。このライン撮像装置１１は、複数の撮像素子を直線上に配置した撮像ラインを複数ライン、例えば２乃至５ラインを平行に配列したラインセンサである。このライン撮像装置１１は、ガラス基板２の幅寸法に応じてステージ１の移動方向（Ｘ方向）に対して直交するステージ１と平行に複数は位置される。ラインセンサは、例えば赤（Ｒｅｄ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）、青（Ｂｌｕｅ）からなるカラーＣＣＤ等を用いたものでもよい。
【００２３】
検査処理装置１２は、ライン撮像装置１１から出力された画像信号を入力してガラス基板２の共焦点画像データ又は非共焦点画像データを取得し、これら共焦点画像データ又は非共焦点画像データを映像化して図示しないモニタ画面上に表示する。
【００２４】
又、検査処理装置１２は、例えば共焦点画像データ又は非共焦点画像データに対して予め記憶された基準画像データと比較し、この比較結果からガラス基板２上の欠陥部分を自動で検出する。なお、共焦点画像データ又は非共焦点画像データからの欠陥部分の検出方法は、如何なる手法を用いてもよい。又、目視検査であれば、モニタ画面上に表示された共焦点画像又は非共焦点画像をオペレータが観察し、このモニタ画面上で検出された欠陥部分の位置をオペレータが検査処理装置１２に入力する。この検査処理装置１２は、入力された欠陥部分の位置に従って共焦点画像データ又は非共焦点画像データから欠陥部分の画像を切り出し、この欠陥部分の画像をモニタ画面上に表示することにより、欠陥部分の詳細な像とその座標とを得るようにしてもよい。
【００２５】
次に、上記の如く構成された装置の作用について説明する。
【００２６】
光源４から出射された照明光は、スリット５及び集光レンズ６を通してガラス基板２の表面に対して所定の入射角でライン照明される。これと共にステージ１は、ステージ駆動部３の駆動によって例えばライン照明光のライン方向に対して垂直方向となるＸ方向に一定の速度で移動する。これにより、ライン照明光の照射ライン位置Ｑは、ガラス基板２の面上の一端側から他端側に走査され、最終的にガラス基板２の全面がライン照明光により走査される。ここで、ラインスリット８が共焦点用のスリット幅に設定されていれば、ガラス基板２からのライン状の正反射光は、対物レンズ７により集光され、対物レンズ７の焦点位置の正反射光だけがラインスリット８を通過する。
【００２７】
このラインスリット８を通過した正反射光は、対物レンズ７の焦点位置に一致する高さ位置のガラス基板２の表面像であり、最も輝度が明るく観察される。これと共に対物レンズ７の焦点位置から前後にずれた高さ位置のガラス基板２の表面像は、ラインスリット８の位置で集光されず、ラインスリット８で遮蔽されて通過せずに消滅する。
【００２８】
従って、ラインスリット８を通過した共焦点像は、例えば図２に示すように焦点深度がＭ１のように浅いものであり、例えばガラス基板２の薄膜表面に焦点位置を合わせれば、薄膜１３の表面の共焦点画像となる。このラインスリット８を通過した共焦点像は、結像レンズ９により伝送されラインスリット１０の位置に結像され、ライン撮像装置１１に入射する。
【００２９】
検査処理装置１２は、例えば共焦点画像データに対して予め記憶された基準画像データと比較し、この比較結果からガラス基板２上又は薄膜１３上の欠陥部分を検出すると共に、この欠陥部分の共焦点画像データと共に欠陥部分の座標データを記憶する。
【００３０】
一方、ラインスリット８が非共焦点用のスリット幅に設定されていれば、ガラス基板２からの正反射光は、対物レンズ７の結像面上で集光されたガラス基板２の像がラインスリット８を通過する。この像は、例えば図２に示すように焦点深度がＭ２のように深く、薄膜１３乃至ガラス基板２の表面を含む非共焦点画像となる。
【００３１】
従って、ライン撮像装置１１は、薄膜１３乃至ガラス基板２の表面を含む非共焦点画像を撮像しその画像信号を出力するので、検査処理装置１２は、薄膜１３乃至ガラス基板２の表面を含む非共焦点画像データをモニタ画面上に表示する。
又、検査処理装置１２は、例えば共焦点画像データ又は非共焦点画像データに対して予め記憶された基準画像データと比較し、この比較結果からガラス基板２上の欠陥部分を検出する。
【００３２】
なお、モニタ画面上に表示された薄膜１３乃至ガラス基板２の表面の画像をオペレータが観察し、これら薄膜１３乃至ガラス基板２の表面上に欠陥部分があれば、オペレータの操作によって当該欠陥部分の画像データと共に座標データが検査処理装置１２に記憶される。
【００３３】
次に、ラインスリット８のスリット幅を可変する構成にした場合について説明する。ラインスリット８のスリット幅を可変すると、このスリット幅に応じてガラス基板２を観察するときの焦点深度が変化し、共焦点画像から非共焦点画像に無段階で切り換えることができる。例えばラインスリット８のスリット幅を狭くすると共焦点効果が強くなって焦点深度は浅くなり、逆にラインスリット８のスリット幅を広げると共焦点効果が弱くなり焦点深度は深くなる。これと共に、ラインスリット８のスリット幅を調整して画像の明るさを調整でき、例えばスリット幅を広げることにより共焦点画像を明るくできる。
【００３４】
又、ガラス基板２に対して対物レンズ７の焦点位置に対してステージ１をＺ方向に所定ピッチで変え、ガラス基板２の全面を走査することにより高さの異なる複数の共焦点画像データを取得することができる。例えば対物レンズ７の焦点位置を５段階に変えると、図３に示すように共焦点画像データ（Ｄ１）（Ｄ２）（Ｄ３）（Ｄ４）（Ｄ５）を取得できる。
【００３５】
この結果、第１〜第５回目の走査により取得された各共焦点画像データ（Ｄ１〜Ｄ５を合せれば、ガラス基板２上の薄膜１３の全体の３次元画像が求められる。
【００３６】
液晶ディスプレイの製造工程では、ガラス基板表面上に形成された薄膜１３の欠陥検査が行なわれており、この薄膜１３の欠陥検査では、下層であるガラス基板２の影響を受けずに、薄膜１３表面上のみの欠陥検査を行う要求がある。これは、ガラス基板２の表面に対する欠陥検査が薄膜１３を形成する前に既に行われているのと、ガラス基板２の影響を受けて薄膜１３面上の欠陥検査の精度を低下させないためである。
【００３７】
このような実情から高さの異なる複数の共焦点画像データを取得すれば、ガラス基板２の影響を受けずに、薄膜１３表面上のみの共焦点画像を得ることができ、かつ共焦点画像から薄膜１３面上の欠陥を高精度に検出できる。なお、本発明装置は、ラインスリット８を共焦点用のスリット幅に設定した状態でステージ１をＺ方向に所定ピッチで移動させることにより、合焦位置の範囲がガラス基板２の表面から薄膜１３の表面までを含むものであれば、例えば図３において共焦点画像データＤ５がガラス基板２の表面の像となり、各共焦点画像データＤ１〜Ｄ４が薄膜１３の表面の像となる。
【００３８】
しかるに、検査処理装置１２は、これら共焦点画像データ（Ｄ１〜Ｄ５）の排他的論理和（ＥＸＯＲ）を求める。この排他的論理和を行うと、検査処理装置１２は、各共焦点画像データ（Ｄ１〜Ｄ５）の一致しない画像データ、すなわち薄膜１３の表面の画像データとガラス基板２の表面の画像データとが残り、これら画像データから薄膜１３の膜厚変化を求めることができる。
【００３９】
次に、ラインスリット８のスリット幅を可変して、共焦点画像を取得する位置をガラス基板２表面上又は薄膜１３表面上に追従させることについて説明する。
【００４０】
この場合、ガラス基板２は、図４に示すように複数のピンＰ上に保持されるので、これらピンＰの間で反りが生じるおそれがある。このような反りであれば、この反り量を予め測定すれば、同一種類及びサイズのガラス基板２をピンＰ上に保持させれば、同一の反り量が生じることが予測される。
【００４１】
従って、ガラス基板２の反り量に応じてガラス基板２の表面高さ、又はガラス基板２上に形成された薄膜１３の表面高さが変化するので、これら表面高さでそれぞ共焦点画像データを取得できるラインスリット８のスリット幅を予め求めることが可能である。例えば、図４に示すようにピンＰが接触するガラス基板２の部分ではガラス基板２が凸状になってその表面位置が高くなるので、スリット幅は狭くする。又、各ピンＰとの間では、ガラス基板２が凹状になってその表面位置が低くなるので、スリット幅は広げる。
【００４２】
このようにガラス基板２の反り量を予め予測し、ガラス基板２表面上又は薄膜１３表面上にライン照明光を走査するときに、反り予測量に応じてラインスリット８のスリット幅を調整すれば、共焦点画像を取得する位置をガラス基板２表面上又は薄膜１３表面上に追従できる。
【００４３】
次に、ラインスリット８が共焦点用のスリット幅に設定されている状態に、対物レンズ７の焦点距離を変化させながらセクショニングを行う場合について説明する。対物レンズ７の焦点距離を変化させる方法には、上述した対物レンズ７の焦点位置に対してステージ１をＺ方向に移動させる方法の他に、例えばガラス基板２からの正反射光の光路上にフィルタを挿入して照明光の波長を変える方法と、図５に示すようにテーパ形状の２枚のガラス板１４、１５の各傾斜を互いに摺動可能に接触した光学素子１６を例えば図１に示すガラス基板２と対物レンズ７との間の光路上に挿入する方法と、音響光学素子（Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）をガラス基板２と対物レンズ７との間の光路上に挿入する方法などがある。
【００４４】
このうちフィルタを用いる方法では、互いに異なる中心波長を有し、かつ中心波長と対物レンズ７の焦点距離との変化量の関係が予め既知なフィルタを複数枚用意する。フィルタの中心波長と対物レンズ７の焦点距離の変化量との関係が分れば、ガラス基板２の厚さ方向に対するセクショニング位置が分る。
【００４５】
例えば、薄膜１３の形成されたガラス基板２に対して複数のフィルタ毎にガラス基板２の全面に対するライン照明光の走査を行って各共焦点画像データを取得すると、例えば上記図３に示す各共焦点画像データ（Ｄ１〜Ｄ５）と同様に、各フィルタ毎にそれぞれ各共焦点画像データが取得できる。従って、これら共焦点画像データを合せれば、ガラス基板２上の薄膜１３の全体の表面画像が求められる。又、上記同様に、検査処理装置１２は、各共焦点画像データ（Ｄ１〜Ｄ５）の排他的論理和（ＥＸＯＲ）を求めることにより、薄膜１３の膜厚変化を求めることができる。
【００４６】
次に、光学素子１６を挿入する方法では、図５に示すように２枚のガラス板１４、１５をそれぞれ矢印イ方向にスライド移動させて、これらガラス板１４、１５により形成される板厚を連続的に変化させる。これらガラス板１４、１５からなる板厚が連続的に変化すると、当該ガラス板１４、１５のの厚さに応じて屈折率が変化するので、対物レンズ７の焦点距離が連続的に変化する。この結果、対物レンズ７の焦点距離を連続的に変化させることによって、ガラス基板２の表面上又は薄膜１３の表面上の共焦点画像データが連続（無段階）して得られる。
【００４７】
従って、検査処理装置１２は、例えば図６に示すようにＸ方向に連続的なガラス基板２の表面上の高さ位置に一致した各共焦点画像データを取得することができる。又、薄膜１３が形成されたガラス基板２であれば、検査処理装置１２は、セクショニングにより得られた各共焦点画像データに基づいて図７に示すように薄膜１３の表面高さの変化（表面変化Ｓ１）及びガラス基板２表面高さの変化（下層の変化Ｓ２）を連続的な曲線で求めることができる。
【００４８】
これら薄膜１３の表面高さは、ガラス基板２表面の共焦点画像データを高さの基準とすれば、例えば光学素子１６の２枚のガラス板１４、１５のスライド移動量から薄膜１３の高さ位置を求めることが出来る。同様に、音響光学素子を用いて当該音響光学素子を通過する光の屈折率を連続的に変化させることにより、対物レンズ７の焦点距離を連続的に変化させることができる。
【００４９】
次に、光源４に赤（Ｒｅｄ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）、青（Ｂｌｕｅ）を含む広範囲の波長成分を有する照明光を出射するものを用いた場合について説明する。
【００５０】
この場合、ライン撮像装置１１は、カラーＣＣＤ等を用いる。このライン撮像装置１１には、ガラス基板２からの赤、緑、青の成分を含む反射光が一度に入射する。これら赤、緑、青の成分は、対物レンズ７の焦点位置を変化させたのと同等に、赤、緑、青の各成分毎に各焦点位置が異なり、各カラーＣＣＤにより薄膜１３乃至ガラス基板２の表面のいずれかの高さにおける各共焦点画像が得られる。
【００５１】
従って、ライン撮像装置１１には、赤、緑、青の各成分毎の各焦点位置の高さと一致する薄膜１３乃至ガラス基板２の表面の各共焦点画像が同時に入射し、これら共焦点画像を撮像してその画像信号を出力する。
【００５２】
検査処理装置１２は、ライン撮像装置１１から出力される画像信号を取り込んで、赤、緑、青の各色別の各共焦点画像データを一度に取得し、図８に示すように赤、緑、青の各色別に異なる焦点位置でのガラス基板２の表面変化を求める。
【００５３】
ここで、ガラス基板２の表面上に薄膜１３が形成されていれば、検査処理装置１２は、赤、緑、青の各色別の各共焦点画像データからガラス基板２の表面変化と薄膜１３の表面変化とを求め、これら薄膜１３の表面高さの変化とガラス基板２表面高さの変化との差を求めることにより、薄膜１３の膜厚変化を求める。
【００５４】
このように上記第１の実施の形態においては、ライン照明光を集光レンズ６により集光してガラス基板２の表面に照射すると共に、ガラス基板２をＸ方向に移動し、このガラス基板２からのライン状の反射光を対物レンズ７により集光し、この対物レンズ７の結像面上に配置されたラインスリット８を通過させてライン撮像装置１１に入射するというライン共焦点光学系を用いるので、ライン照明光のライン長さがガラス基板２の幅以上あれば、大型のガラス基板２面上に対するライン照明光の１回の走査でガラス基板２の全面の共焦点画像を取得する時間を短縮することができる。この結果、大型のガラス基板２に対する欠陥検査を短時間に短縮し、例えば液晶ディスプレイの製造のタクトタイムを短縮できる。例えば、液晶ディスプレイの製造工程では、ガラス基板２の表面上に薄膜１３を形成する工程があり、この薄膜１３の欠陥検査も行われる。この薄膜１３の欠陥検査では、セクショニング効果によりガラス基板２の表面上又は薄膜１３のみの共焦点画像を取得できるので、薄膜１３のみの欠陥検査を短時間でかつ高精度に行うことができる。
【００５５】
又、ガラス基板２又は薄膜１３の反り量を予め予測し、ガラス基板２表面上又は薄膜１３表面上にライン照明光を走査するときに、反り予測量に応じてラインスリット８のスリット幅を調整すれば、共焦点画像を取得する位置をガラス基板２表面上又は薄膜１３表面上に追従できる。
【００５６】
さらに、ラインスリット８のスリット幅を連続的に可変すれば、セクショニング効果を連続的に強めたり弱めたりすることによって焦点深度を連続的に浅く乃至深くすることができ、例えば薄膜１３が形成されたガラス基板２を観察する場合、ガラス基板２の深さ方向に対する観察可能な領域を調整でき、薄膜１３の表面、ガラス基板２の表面、又はこれら薄膜１３及びガラス基板２を含む画像を必要に応じて容易に取得できる。これと共にラインスリット５のスリット幅を可変することにより、ラインスリット８のスリット幅又はガラス基板２の反射率に合せてライン照明光の光量を調整できる。
【００５７】
又、ラインスリット８のスリット幅を共焦点用に設定した状態で、ステージ１をＺ方向に移動させて例えば薄膜１３の表面から下層のガラス基板２の表面に向ってセクショニングすれば、薄膜１３の表面変化とガラス基板２の表面変化とを求めることができ、かつ薄膜１３の膜厚変化を測定できる。なお、ラインスリット８を非共焦点用のスリット幅に設定すれば、ライン撮像装置１１に取り込まれるガラス基板２の像の焦点深度は深くなり、これにより薄膜１３の表面乃至ガラス基板２の表面を含む像を観察することができ、これら薄膜１３及びガラス基板２の表面の両方を同時に検査することができる。さらに、ラインスリット８のスリット幅を調整すれば、ライン撮像装置１１に取り込まれるガラス基板２の像の焦点深度を自由に調整できる。
【００５８】
一方、ガラス基板２表面又は薄膜１３表面の共焦点画像を取得するのに対物レンズ７の焦点距離を変化させながらセクショニングを行う方法として、例えば照明光の光路上にフィルタを挿入して照明光の波長を変える方法や、テーパ形状の２枚のガラス板１４、１５からなる光学素子１６又は音響光学素子を光路上に挿入する方法を採用することにより、大型ガラス基板を保持するステージ１をＺ方向に移動させる複雑で高価な駆動機構を省略することができ、特に重い大型ステージが必要な検査装置に適用すると好ましい。
【００５９】
又、光学素子１６又は音響光学素子を用いる方法では、対物レンズ７の焦点距離を連続的に変化させることにより、て、ガラス基板２及び薄膜１３の任意の位置に対物レンズ７の焦点を合わせることが出来る。
【００６０】
さらに、光源４として赤、緑、青の波長成分を含む照明光を出射するものを用いれば、図８に示すように赤、緑、青の各色別の各共焦点画像データを一度に取得できる。これにより、各共焦点画像データから薄膜１３の表面高さの変化とガラス基板２表面高さの変化とを求め、その差から薄膜１３の膜厚変化を求めることができる。従って、薄膜１３の膜厚を簡易的に測定でき、ガラス基板２の検査時間を短縮できる。
【００６１】
なお、上記第１の実施の形態は、次のように変形してもよい。
【００６２】
上記第１の実施の形態では、ライン撮像装置１１として１台のラインセンサを用いて１回の走査で大型のガラス基板２全面の共焦点画像データ又は非共焦点画像データを取得しているが、大型のガラス基板２のサイズが大きくなり、照明光学系及び撮像光学系の光路が長くなる場合には、ガラス基板２のサイズに対して１／ｎのライン照明幅となる小型のライン照明部とライン撮像装置を用いて図９に示すようにガラス基板２に対して例えば２分の１の幅のライン照明光を照射し、ステージ１を往復の走査をしてガラス基板２全面の共焦点画像データを取得すればよい。
【００６３】
又、図１０に示すようにライン照明光の幅の２本のライン撮像装置１１を用いた一例であって、１回の走査で大型のガラス基板２全面の共焦点画像データを取得できる。
【００６４】
図１１は４本のライン撮像装置１１を用いた一例であって、これらライン撮像装置１１の接続部分は互いに重なり合っている。これらライン撮像装置１１の重なりは、各ライン撮像装置１１の接続部分における画像データの連続性を保つために行っている。又、各ライン撮像装置１１をユニット化し、交換可能に構成されている。このような構成であれば、１回の走査で、さらに大型のガラス基板２全面の共焦点画像データを取得でき、かつ例えば１本のライン撮像装置１１が故障したとしても、このライン撮像装置１１だけを新しいライン撮像装置１１と容易に交換でき、メンテナンスを向上できる。なお、上記図１０に示す２本のライン撮像装置１１でもユニット化するようは可能である。
【００６５】
又、ライン撮像装置１１は、ガラス基板２の面取り数や面取りサイズに合せた構成にしてもよい。例えば図１２に示す４面取りのガラス基板２であれば、ライン撮像装置１１のライン長さを面取りサイズＬｓよりも若干長いものを用いて走査してもよい。これにより、ガラス基板２のうち欠陥検査に必要な面取りの部分のみの共焦点画像データを取得でき、検査処理装置１２における画像処理を少なくでき、処理時間の短縮を図ることができる。この場合、１本のライン撮像装置１１に限らず、例えば図１３に示すように面取り部分の配置に合せて２本のライン撮像装置１１を用いてもよい。なお、これらライン撮像装置１１は、面取り部分が離れていれば、この間隔に合せて互いに離れて配置され、又、面取り部分が離れていても、これら面取り部分の間も欠陥検査の必要があれば、図１０と同様にユニット化して接続したり、又は図１１と同様にユニット化重ね合わせて配置する。なお、ガラス基板２の４面取りに限らず、６面取りなどの他の面取り数でも対応できる。
【００６６】
さらに、ライン撮像装置１１は、ラインスリット８の後方側に配置してもよい。この場合、ライン撮像装置１１は、ガラス基板２からの反射光を対物レンズ７により集光してラインスリット８を通過した像を撮像する。
【００６７】
又、光源４の前方に配置するラインスリット５は、スリット幅を可変にしてもよく、このスリット幅の調整によりガラス基板２に対する照度を変化させて、観察時のガラス基板２の明るさを調整できる。
【００６８】
ライン共焦点光学系は、図８に示すように光源５から出射された照明光の光路上にコリメータレンズ１７及び集光レンズ６を配置し、かつラインスリット８を結像レンズ９の結像位置に配置し、この結像される像をライン撮像装置１１により撮像する構成にしてもよい。この光学系では、コリメータレンズ１７にシリンドリカルレンズを用い、かつ光源４と集光レンズ６の照射ライン位置Ｑとの位置が照射ライン位置Ｑとスリット８との位置と共役関係になっている。
【００６９】
又、光源４は、深紫外線のライン照明光を出力するものに代えてもよい。深紫外線を用いれば、ガラス基板２の表面又は薄膜１３の表面からの反射光がこれら表面における微細部に入り込んで反射した光を含むものとなり、これによって取得された共焦点画像データの解像度を高くすることができ、欠陥部分の検出精度を高めることができる。
【００７０】
次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【００７１】
図１５は基板検査装置の構成図であって、対物レンズ７の結像面位置には、ライン液晶共焦点基板１８が配置されている。このライン液晶共焦点基板１８は、図１６に示すように複数の画素１９を２本の直線ライン上の配列して構成されるもので、各画素１９が液晶駆動部２０によってオン（光透過状態）、オフ（光遮蔽状態）制御される。このライン液晶共焦点基板１８は、複数の画素１９を２本の直線ライン上に配列しているが、これに限らず、例えば１ライン乃至５ライン上に配列してもよい。
【００７２】
液晶駆動部２０は、図１６に示すように例えば互いに隣接する４つの画素１９をオン状態として開口部を形成し、これらオン状態の画素１９をライン撮像装置１１の電荷の取り込みに同期してライン液晶共焦点基板１８の一端側から他端側（例えば図面上左側から右側の矢印イ方向）に向って走査することを繰り返す機能を有する。なお、液晶駆動部２０は、ライン液晶共焦点基板１８が複数ラインの構成であれば、オン状態にする画素数を互いに隣接する４つの画素１９に限らず、１つの画素にしたり、６つの画素に形成して開口率を可変することも可能である。
【００７３】
従って、ライン液晶共焦点基板１８は、液晶駆動部２０の制御により互いに隣接してオン状態の画素数によって開口率を変化させ、セクショニング効果を強めたり弱めたりすることによって焦点深度を連続的に浅く乃至深くすることができ、これにより、例えば輝度が最も明るくなるガラス基板２の表面上又は薄膜１３のみの共焦点画像を取得でき、この共焦点画像から薄膜１３の欠陥検査を精度高くできる。
【００７４】
このように上記第２の実施の形態においては、対物レンズ７の結像面位置にライン液晶共焦点基板１８を配置したので、ライン液晶共焦点基板１８のオン・オフする各画素１９を走査制御するだけで、ガラス基板２の表面又は薄膜１３表面の各共焦点画像データを取得できる。又、ライン液晶共焦点基板１８の各画素１９をオン・オフ制御するだけなので、従来のようにＮｉｐｋｏｗディスクを高速回転するにモータを使用する構成と比較して振動の影響を低下できると共に、モータを無くすことにより軽量化、小型化が図れる。又、ライン液晶共焦点基板１８上のオン状態にする画素数を変えて開口率を変化するので、セクショニング効果を強めたり弱めたりすることによって焦点深度を浅く乃至深くでき、これによってガラス基板２の共焦点像と非共焦点像とを得ることができる。
【００７５】
従って、上記同様に、ガラス基板２表面又は薄膜１３表面に焦点の合った像を得ることができる。又、開口率を可変することにより、ガラス基板２の反射率に合せてライン撮像装置１１に入射する光量を調整できる。
【００７６】
なお、本発明は、上記第１及び第２の実施の形態に限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。
【００７７】
さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【００７８】
例えば、半導体ウエハや液晶ディスプレイなどのフラットディスプレイ（ＦＰＤ）のガラス基板２の検査に限らず、各種基板の検査にも適用できる。
【００７９】
又、ガラス基板２は、１層の薄膜１３が形成されたものに限らず、複数層形成されたものでも、セクショニングを行うことにより最上層の薄膜の表面の共焦点画像データを下層の影響を受けずに取得できると共に、複数層の各膜厚を測定することが可能であり、かつ焦点深度の深い非共焦点像を得ることにより複数層の像を観察可能である。
【００８０】
図１６に示すライン液晶共焦点基板１８では、オン状態にする画素数を互いに隣接する例えば４つの画素１９をオンにしているが、例えば複数のラインのうち所定のラインの全画素１９をオンとし、他のラインの画素１９を全てオフとしてラインスリットを形成してもよい。オンとする所定のライン数は、スリット幅の開口率に応じて決定されるものとし、このオンとするライン数を連続的に変化させれば、ガラス基板２に対する焦点深度を連続的変化させることができる。
【００８１】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、ガラス基板に対する検査時間を短縮できる共焦点光学系を用いた基板検査方法及びその装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる基板検査装置の第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明に係わる基板検査装置の第１の実施の形態における焦点深度を示す図。
【図３】本発明に係わる基板検査装置の第１の実施の形態により取得したガラス基板上の膜厚変化を示す図。
【図４】本発明に係わる基板検査装置の第１の実施の形態におけるガラス基板の反り量に応じたスリット幅の調整を示す図。
【図５】本発明に係わる基板検査装置の第１の実施の形態における対物レンズの焦点距離を変化させるに用いる２枚のガラス板の構成図。
【図６】本発明に係わる基板検査装置の第１の実施の形態により取得したガラス基板上の膜厚の連続的な変化を示す図。
【図７】本発明に係わる基板検査装置の第１の実施の形態を用いてレジストが塗布された半導体基板に対する膜厚の測定結果を示す図。
【図８】本発明に係わる基板検査装置の第１の実施の形態により取得したＲＧＢ別の照明光により同時に取得されるガラス基板表面の変化を示す図。
【図９】本発明に係わる基板検査装置の第１の実施の形態におけるライン撮像装置の走査方式の変形例を示す図。
【図１０】本発明に係わる基板検査装置の第１の実施の形態におけるライン撮像装置の走査方式の変形例を示す図。
【図１１】本発明に係わる基板検査装置の第１の実施の形態におけるライン撮像装置の走査方式の変形例を示す図。
【図１２】本発明に係わる基板検査装置の第１の実施の形態におけるライン撮像装置の走査方式の変形例を示す図。
【図１３】本発明に係わる基板検査装置の第１の実施の形態におけるライン撮像装置の走査方式の変形例を示す図。
【図１４】本発明に係わる基板検査装置の第１の実施の形態の光学系の変形例を示す構成図。
【図１５】本発明に係わる基板検査装置の第２の実施の形態を示す構成図。
【図１６】本発明に係わる基板検査装置の第２の実施の形態におけるライン液晶共焦点基板の構成図。
【符号の説明】
１：ステージ、２：ガラス基板、３：ステージ駆動部、４：光源、５，８，１０：ラインスリット、６：集光レンズ、７：対物レンズ、９：結像レンズ、１１：ライン撮像装置、１２：検査処理装置、１３：薄膜、１４，１５：ガラス板、１６：光学素子、１７：コリメータレンズ、１８：ライン液晶共焦点基板、１９：画素、２０：液晶駆動部。
【図１】
2005055196.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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